JP3873851B2 - water pump - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はウォータポンプに関し、特に自動車用ウォータポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のウォータポンプには、例えば特開2002−89486号公報に開示されたものがある。このウォータポンプは、プーリと、プーリと一体的に回転するシャフトと、シャフトと一体的に回転するインペラと、その一端側に前記インペラが配設されるボデーと、ボデーとプーリとの間に配設され、プーリを回転自在に支承するベアリングと、インペラとベアリングとの間を封止するメカニカルシールとを備えたウォータポンプである。
【0003】
自動車のエンジンを冷却するウォータポンプは、近年部品の低コスト化、軽量化のニーズによりボデー、プーリをプレス加工で成形し、単列ベアリングを使用したウォータポンプが考えられている。一方、従来技術のウォータポンプは、ボデーがプレス成形で形成されているためボデーに形状の自由度がなく、形状が限られてしまう。このため、水室はエンジン側(シリンダブロック等)に形成しなければならず、シリンダブロックの高コスト化、金型複雑化やシリンダブロック製造時に巣等の鋳造欠陥が発生する恐れがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、簡単な構造で低コストにウォータポンプの水室を設けることを、その技術的課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記した技術的課題を解決するために請求項1の発明にて講じた技術的手段は、プーリと、該プーリと一体的に回転するシャフトと、該シャフトと一体的に回転するインペラと、その一端側に前記インペラが配設されるボデーと、該ボデーと前記プーリとの間に配設され、前記プーリを回転自在に支承するベアリングと、前記インペラと前記ベアリングとの間を封止するメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、前記ボデーはアルミ鋳造又は樹脂成形にて形成されると共に、前記一端側に前記ロータを収容する水室を成す蓋部が形成され、前記ボデーの他端に鉄系金属からなる円筒状部材が固定され、該円筒状部材の外周に前記ベアリングが固定されていることである。
【0006】
上記した手段によれば、ボデーをアルミ鋳造又は樹脂成形にて形成することにより、ロータを収容する水室を成す蓋部を形成することでき、簡単な構造で低コストにウォータポンプの水室を設けることができるとともに、ボデーの他端に固定される鉄系金属からなる円筒状部材の外周にベアリングが固定されていることにより、ボデーとベアリングはほぼ等しい線膨張係数を得ることができ、熱低温時及び高温時において、円筒状部材とベアリングの寸法変化の差を小さくすることができる。
【0009】
上記した技術的課題を解決するために請求項2の発明にて講じた技術的手段は、前記メカニカルシールと前記ベアリングとの間に形成された空間と外部とを連通する貫通穴を前記ボデーに設け、前記貫通穴の外部側の開口部に対向して開口する容積部をボデーに設けたことである。
【0010】
この手段によれば、メカニカルシールとベアリングとの間に形成された空間と外部とを連通する貫通穴の外部側の開口部に対向して開口する容積部をボデーに設けたことにより、メカニカルシールから漏洩する冷却水を容積部に溜めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第1実施形態を、図1に基づいて説明する。
【0012】
図1において、ウォータポンプ10のボデー12は、締結手段13により、エンジンシリンダブロック90などに、ガスケット80などを介して、固定されている。ボデー12には基端(一端)側から先端(他端)側に向かって蓋部12aと、大径部12b及び小径部12cからなる段付形状の筒部(円筒状の支承部)が形成されている。ボデー12はアルミ鋳造又は樹脂成形等にて形成されているため、基端側に蓋部12aを形成することができる。蓋部12a内にはインペラ30を収容する水室95が設けられている。また、筒部の小径部12c上にはベアリング14のインナーレースが外嵌され固定されている。ベアリング14のインナーレース右端面はボデー12の大径部12bに隣接している。なお、インナーレース右端面と大径部12bとの間には隙間があってもよい。また、大径部12bの内周側にはメカニカルシール50が嵌入されている。
【0013】
ベアリング14のアウターレース上には、凹部形状を呈するプーリ20が一体回転可能に、外嵌されている。プーリ20からなる回転体18の底部22にはメカニカルシール50から漏れた蒸気を外部へ排出する開口部22aが等角度間隔で形成されている。また、回転体18の底部22の中心には、この底部22から遠ざかる方向(図1の右方向)に延在する中空状(筒状)のシャフト25が一体成形されている。このプーリ20、底部22及びシャフト25を一体化した回転体18は、鋼板の板材を、プーリ20及びシャフト25が同芯となるようにプレス成形される。また、プーリ20、底部22及びシャフト25は、耐蝕処理されてもよく、耐蝕処理されなくてもよい。
【0014】
シャフト25の右端部には、インペラ30が一体回転可能に固定されている。インペラ30は基部30aと基部30aの右面の周縁部から突出した複数の羽根30b及び基部30aの中央部から右方向に突出する中空突起部30cが一体に形成される。この中空突起部30cを中空のシャフト25の右端部に外嵌することにより、シャフト25の右端部には、インペラ30が一体回転可能に固定される。なお、インペラ30は鋼板の板材をプレス成形した後、耐蝕処理してもよい。またインペラ30は、樹脂成形等のプレス以外の方法で成形されてもよい。インペラ30は、ボデー12の蓋部12a内に設けられた水室95内に配設される。水室95は、図示されないエンジン冷却水回路の構成要素となっている。
【0015】
シャフト25の外周面とボデー12の大径部12b、小径部12cの内周面との間に画成される空間であってメカニカルシール50とベアリング14との間に形成された円筒状空間(空間)26の一端側(水室95との境界部)には、メカニカルシール50が配設されており、このメカニカルシール50により、冷却水が外部に漏れないように、外部と水室95とを水密的に隔離している。メカニカルシール50は、ボデー12の筒部の大径部12bの内周側に固定される固定リング50aとシャフト25に固定されて固定リング50aに対して相対回転可能且つ常時液密関係を確立すべく接触する回転リング50bとから構成される。
【0016】
尚、ボデー12には、メカニカルシール50とベアリング14との間に形成された円筒状空間26と外部とを連通する貫通穴27が設けられ、メカニカルシール50の固定リング50aと回転リング50bの摺動面に異物が混入して一時的に漏れるエンジンの作動には支障のない程度の微小な冷却水が外部に排出される。
【0017】
次に本第1実施形態の作用について説明する。
【0018】
プーリ20のベルト係合面20aに係合されたベルト85を介して、図示しないエンジンの出力軸から伝達される回転力によりプーリ20が回転する。プーリ20の回転に伴って、プーリ20と一体成形されたシャフト25も同一方向に回転する。そして、シャフト25と一体となったインペラ30が、ボデー12の蓋部12a内に設けられた水室95内で回転する。
【0019】
いま、水室95内には冷却水が満たされているので、インペラ30の回転による遠心力によって、インペラ30は、水室95の中心付近にある冷却水を、インペラ30の外周方向へと運ぶ。このように、インペラ30の中心から外側に向かって、遠心力によるポンプ作用が発生する。これにより、水室95内におけるインペラ30の回転中心付近とその外周側との間には圧力差が生じ、冷却水がインペラ30の回転中心付近に設けられる吸込ポート95aから水室95内へと吸い込まれる。そして、インペラ30のポンプ作用により外周側へ圧送され、外周側に設けられた図示しない吐出口からエンジンの被冷却各部へと供給され、冷却水が循環する。
【0020】
次に、本発明の第2実施形態を、図2に基づいて説明する。第2実施形態は第1実施形態と比較して、ボデー12が先端(他端)側に固定される鉄系金属からなる円筒状部材15とから成っていること、つまり、第1実施形態における小径部12cの位置に円筒状部材15が置き換わっていることが異なるだけであるので、第1実施形態と同じ構成については第1実施形態で用いた番号符号を用いることととし説明は省略する。
【0021】
円筒状部材15は、ボデー12の大径部12b側につば部15aが設けられ、つば部15aを介して、ボデー12の成形時におけるインサート成形又はかしめ等によってボデー12に固定される。つば部15aは無くてもよく、円筒状部材15はインサート成形等でボデー12に固定されてもよい。円筒状部材15の外周にはベアリング14のインナーレースが外嵌され固定されている。ベアリング14のインナーレース右端面はつば部15aに隣接している。なお、インナーレース右端面とつば部15aとの間には隙間があってもよい。これによって、ボデー12とベアリング14はほぼ等しい線膨張係数を得ることができ、低温時及び高温時において、円筒状部材15とベアリング14の寸法変化の差を小さくすることができる。このため、第1実施形態における低温時の小径部12cの収縮によるベアリング14の抜けや高温時の小径部12cの膨張によるベアリング14のインナーレース及びアウターレースとボール間の隙間の減少によるベアリングの寿命の低下が防止できる。
【0022】
次に、本発明の第3実施形態を、図3に基づいて説明する。第3実施形態は第2実施形態と比較して、メカニカルシール50とベアリング14との間に形成された円筒状空間(空間)26と外部とを連通する貫通穴27をボデー12に設け、貫通穴27の外部側の開口部27aに対向して開口する容積部28をボデー12に設けていることが異なるだけであるので、第2実施形態と同じ構成については第2実施形態で用いた番号符号を用いることととし説明は省略する。
【0023】
容積部28は、ボデー12の蓋部12aの貫通穴27側に向け円筒状壁12dと環状のプレート29とから構成され、貫通穴27の外部側の開口部27aに対向して開口している。プレート29は円筒状壁12dの先端部に圧入又はかしめ等によって固定されている。これによって、外部に排出されるエンジンの作動には支障のない程度の微小な冷却水を容積部28に溜めることができる。このため、メカニカルシール50の不具合によらない一時的な漏水は外部に排出されず、漏水の痕跡によりウォータポンプ10が不良品として交換されることはない。
【0024】
【発明の効果】
以上のように、請求項1の発明にて講じた技術的手段によれば、ボデーをアルミ鋳造又は樹脂成形にて形成することにより、ロータを収容する水室を成す蓋部を形成することでき、簡単な構造で低コストにウォータポンプの水室を設けることができるとともに、ボデーの他端に固定される鉄系金属からなる円筒状部材の外周にベアリングが固定されていることにより、ボデーとベアリングはほぼ等しい線膨張係数を得ることができ、熱低温時及び高温時において、円筒状部材とベアリングの寸法変化の差を小さくすることができる。
【0026】
また、請求項2の発明にて講じた技術的手段によれば、メカニカルシールとベアリングとの間に形成された空間と外部とを連通する貫通穴の外部側の開口部に対向して開口する容積部をボデーに設けたことにより、メカニカルシールから漏洩する冷却水を容積部に溜めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係わるウォータポンプの縦断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係わるウォータポンプの縦断面図である。
【図3】本発明の第3実施形態に係わるウォータポンプの縦断面図である。
【符号の説明】
10・・・ウォータポンプ
12・・・ボデー
12a・・・蓋部
14・・・ベアリング
15・・・円筒状部材
20・・・プーリ
25・・・シャフト
26・・・円筒状空間(空間)
27・・・貫通穴
27a・・・開口部
28・・・容積部
30・・・インペラ
50・・・メカニカルシール
95・・・水室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a water pump, and more particularly to a water pump for automobiles.
[0002]
[Prior art]
A conventional water pump is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-89486. This water pump is arranged between a pulley, a shaft that rotates integrally with the pulley, an impeller that rotates integrally with the shaft, a body having the impeller disposed on one end thereof, and a body and the pulley. A water pump provided with a bearing that rotatably supports a pulley and a mechanical seal that seals between the impeller and the bearing.
[0003]
In recent years, a water pump for cooling an automobile engine has been conceived in which a body and a pulley are formed by press working and a single row bearing is used to reduce the cost and weight of parts. On the other hand, in the conventional water pump, since the body is formed by press molding, there is no degree of freedom in the shape of the body, and the shape is limited. For this reason, the water chamber must be formed on the engine side (cylinder block or the like), which may increase the cost of the cylinder block, complicate the mold, or cause casting defects such as nests when manufacturing the cylinder block.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has a technical problem to provide a water chamber of a water pump with a simple structure at a low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above technical problem, the technical means taken in the invention of claim 1 includes a pulley, a shaft that rotates integrally with the pulley, an impeller that rotates integrally with the shaft, A body in which the impeller is disposed on one end side, a bearing disposed between the body and the pulley and rotatably supporting the pulley, and a mechanical sealing between the impeller and the bearing In the water pump including a seal, the body is formed by aluminum casting or resin molding, and a lid portion that forms a water chamber for housing the rotor is formed on the one end side, and an iron is formed on the other end of the body. A cylindrical member made of a system metal is fixed, and the bearing is fixed to the outer periphery of the cylindrical member .
[0006]
According to the above-described means, by forming the body by aluminum casting or resin molding, it is possible to form a lid portion that constitutes a water chamber that accommodates the rotor, and the water chamber of the water pump can be formed at a low cost with a simple structure. Since the bearing is fixed to the outer periphery of a cylindrical member made of an iron-based metal fixed to the other end of the body, the body and the bearing can obtain a substantially equal linear expansion coefficient, The difference in dimensional change between the cylindrical member and the bearing can be reduced at low and high temperatures .
[0009]
In order to solve the above technical problem, the technical means taken in the invention of claim 2 is characterized in that a through hole that communicates a space formed between the mechanical seal and the bearing and the outside is formed in the body. The volume part which opens and opposes the opening part of the exterior side of the said through-hole is provided in the body.
[0010]
According to this means, the body is provided with a volume portion that opens opposite to the opening on the outside of the through hole that communicates the space formed between the mechanical seal and the bearing and the outside. The cooling water leaking from the reservoir can be stored in the volume part.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0012]
In FIG. 1, the
[0013]
A
[0014]
An
[0015]
A cylindrical space formed between the
[0016]
The
[0017]
Next, the operation of the first embodiment will be described.
[0018]
Through the belt 85 engaged with the
[0019]
Now, since the
[0020]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on FIG. Compared with the first embodiment, the second embodiment is composed of a
[0021]
The
[0022]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Compared with the second embodiment, the third embodiment is provided with a through
[0023]
The
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the technical means taken in the invention of claim 1, the lid part forming the water chamber for accommodating the rotor can be formed by forming the body by aluminum casting or resin molding. The water chamber of the water pump can be provided at a low cost with a simple structure, and the bearing is fixed to the outer periphery of a cylindrical member made of a ferrous metal fixed to the other end of the body. The bearing can obtain approximately the same linear expansion coefficient, and the difference in dimensional change between the cylindrical member and the bearing can be reduced at a low temperature and a high temperature .
[0026]
Further, according to the technical means taken in the invention of claim 2 , the space formed between the mechanical seal and the bearing is opened facing the opening on the outside of the through hole that communicates with the outside. By providing the volume part in the body, cooling water leaking from the mechanical seal can be stored in the volume part.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a water pump according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a water pump according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a water pump according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
27 ... Through-
Claims (2)
該プーリと一体的に回転するシャフトと、
該シャフトと一体的に回転するインペラと、
その一端側に前記インペラが配設されるボデーと、
該ボデーと前記プーリとの間に配設され、前記プーリを回転自在に支承するベアリングと、
前記インペラと前記ベアリングとの間を封止するメカニカルシールとを備えたウォータポンプにおいて、
前記ボデーはアルミ鋳造又は樹脂成形にて形成されると共に、前記一端側に前記ロータを収容する水室を成す蓋部が形成され、前記ボデーの他端に鉄系金属からなる円筒状部材が固定され、該円筒状部材の外周に前記ベアリングが固定されていることを特徴とするウォータポンプ。Pulley,
A shaft that rotates integrally with the pulley;
An impeller that rotates integrally with the shaft;
A body having the impeller disposed on one end thereof;
A bearing that is disposed between the body and the pulley and rotatably supports the pulley;
In a water pump comprising a mechanical seal that seals between the impeller and the bearing,
The body is formed by aluminum casting or resin molding, and a lid portion forming a water chamber for housing the rotor is formed on the one end side, and a cylindrical member made of an iron-based metal is fixed to the other end of the body. The water pump is characterized in that the bearing is fixed to the outer periphery of the cylindrical member .
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